王磊(新疆塔里木油田塔西南勘探開發(fā)公司石化廠,新疆 塔里木 844804)

塔西南石化廠尿素車間的生產(chǎn)能力由設(shè)計的110kt/年提高到160kt/年，壓縮機由原來的三臺增加至四臺，均由上海電氣壓縮機泵業(yè)有限公司（上海大?。┥a(chǎn)的往復(fù)活塞式二氧化碳壓縮機。其作用將來自合成低壓脫碳的CO2，在入壓縮機之前加入0.4—0.6%（體積）的氧，經(jīng)五級壓縮后壓力達(dá)20—20.5MPa（表壓）送入合成塔。由于壓縮機的頻發(fā)故障切換壓縮機。切換過程中造成合成塔波動，為裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)帶來不利的影響，而且還造成裝置的能耗上升。下面本文將對壓縮機故障及其處理措施進(jìn)行系統(tǒng)化分析，為今后壓縮機的操作及其維修提供一定的參考。

1.CO2壓縮機的結(jié)構(gòu)與型號

我廠尿素裝置的二氧化碳壓縮機總共有四臺，型號分別為4D12A—63/20（1#、2#、3#壓縮機）和 4D12A—62/20（4#壓縮機）。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：

圖1.CO2壓縮機傳動部分結(jié)構(gòu)示意圖

從圖1可知我廠往復(fù)式CO2壓縮機是容積式壓縮機的一種。其主要部件包括氣缸、曲柄連桿機構(gòu)、活塞組件、填料(也就是壓縮機的密封件)、氣閥、機身與基礎(chǔ)、管線及附屬的設(shè)備等。

2.CO2壓縮機的故障分析及處理

本人收集尿素裝置2011年壓縮機因各類故障原因檢修記錄，并對其進(jìn)行相應(yīng)的分類，具體見下表一所示：

表一：2011年CO2壓縮機檢修記錄表

從表中可以看出，壓縮機因三四段超壓、三四段出口溫度異常和潤滑油系統(tǒng)的檢修頻次最多，占到壓縮機故障切換的58%。因此，壓縮機各段超壓超溫和潤滑油故障將作為本文的討論重點。

2.1 CO2壓縮機故障原因

2.1.1 某段出口超壓

從表一中，可以看出2011年因壓縮機三段超壓、四段超壓共檢修30次，是壓縮機故障切換的主要因素。某段出口超壓多數(shù)是下一段進(jìn)、排氣閥漏，活塞環(huán)磨損，或本段出口氣冷卻不良而造成，分述如下。

（1）氣閥故障

下段進(jìn)氣閥閥片斷裂；發(fā)彈簧卡??；閥座螺母銷子斷裂，造成螺母松；閥片移位或閥座與氣缸接觸面不嚴(yán)密等，使高壓氣向吸入側(cè)泄漏，手摸吸入閥閥蓋感到發(fā)熱，但有時感覺不明顯，需用聽棒，判斷是閥片動作聲音還是氣體泄漏的聲音。如漏氣會發(fā)出噪音。

下段排氣閥發(fā)生上述情況，排出氣體有倒回氣缸，造成吸氣能力降低。因為排氣閥平時也是熱的，需用聽棒判斷，如有問題，應(yīng)停車更換。

（2）活塞環(huán)故障

一、二、三段雙作用缸活塞環(huán)磨損，使高壓側(cè)氣體漏向低壓側(cè)。四、五段之間平衡級有管道與三段出口相通，當(dāng)四段缸活塞環(huán)損壞后，使得部分高壓氣竄入三段入口，因而也使得三段出口壓力超壓。

（3）冷卻水影響

壓縮機各段缸的冷卻水水閥開度不足或循環(huán)水的壓力不足，使得出口氣冷卻效果不佳。此外，由于循環(huán)水水質(zhì)影響，壓縮機運行時間久后，或造成泥沙在各段缸的夾套中聚集影響換熱效率。

（4）其他因素

①當(dāng)二氧化碳的純度大幅度下降時，此時壓縮機的三段、四段超壓比較明顯，連帶合成塔及一段循環(huán)系統(tǒng)超壓。

②本段排出側(cè)至下段吸入側(cè)的氣體通路混入雜物或焦油炭末卡住閥門通道，使阻力增加。

2.1.2 填料異常

（1）填料密封處注油量過小或者過大因素

注油量過大容易造成過多的油炭化，形成沉積物；過小則填料環(huán)潤滑效果不好，磨損速度加快，影響使用壽命。

（2）工藝介質(zhì)夾帶顆粒物因素

現(xiàn)場檢查有時會發(fā)現(xiàn)在壓縮機氣缸及填料密封腔體中有大量沉積物，這些沉積物是由工藝介質(zhì)夾帶過來的微細(xì)固體粉塵或結(jié)焦的碳粒組成，其硬度往往很高，其在密封腔處的沉積必然會造成密封填料嚴(yán)重的磨損，從而大大縮短填料密封環(huán)及活塞桿的使用壽命。

2.1.3 某段進(jìn)氣或排氣溫度超溫

（1）冷卻水影響

壓縮機各段冷卻器的冷卻水水閥開度不足或循環(huán)水的壓力不足，使得出口氣冷卻效果不佳。此外，壓縮機開機過程中，操作人員未按照規(guī)程步步確認(rèn)，遺漏對壓縮機上回水閥的檢查，未開引起壓縮機各段超溫。

（2）氣閥因素

①進(jìn)氣溫度異常高時，有可能是該段進(jìn)氣閥有故障，排氣時，進(jìn)氣閥關(guān)不了，高溫氣體倒流。如雙動缸進(jìn)氣閥有兩個，用手摸閥蓋確定哪個漏。

②出氣溫度異常高時，有可能是下段的進(jìn)氣或排氣閥故障，排出壓力上升，壓縮比增大。也有可能是該段排氣閥故障。排出氣體在吸氣時又倒回，再次壓縮。

（3）儀表指示問題

由于壓縮機的振動，使得壓縮機的測溫點容易因為接觸不良引起儀表本身出現(xiàn)了問題，其進(jìn)出口溫度顯示出現(xiàn)異常，波動大、亂跳或指示偏差大等。出現(xiàn)這種現(xiàn)象不需要切換壓縮機聯(lián)系儀表就可以進(jìn)行處理。

2.1.4 潤滑油系統(tǒng)故障

（1）潤滑油油壓、油溫異常

①油壓下降原因：濾油器臟而堵塞；溢流閥泄漏或調(diào)節(jié)不良；油泵壓蓋或填料泄漏。一般油壓下降主要是濾油器臟，由濾油器前后壓差可判斷。

②油溫高的原因一般有冷卻水不足，水中雜質(zhì)堵塞了水管，水結(jié)垢或進(jìn)口水溫過高等。

（2）潤滑油帶水

潤滑油帶水往往是由排油水不及時或不徹底引起的。但也有可能是油冷卻器漏水或者是在生產(chǎn)過程中，CO2氣中水蒸氣過多，它通過填料函與潤滑油混在一起。除此之外，四段填料函冷卻水因密封面貼合不嚴(yán)密而漏入中體，進(jìn)入機身油池也會造成潤滑油帶水。

（3）油泵故障

油泵出現(xiàn)故障往往是由軸承、齒輪磨損或者是靠背輪不同心，泵體吸入空氣引起的。另外，油泵的電纜有時也存在一定程度的老化，造成油泵缺相引起油泵跳車，進(jìn)而造成壓縮機油壓掉聯(lián)鎖跳車。

2.1.5 其他原因

（1）法蘭或焊縫泄漏

1）法蘭墊片被腐蝕或連接法蘭的螺栓松動；2）焊縫處被腐蝕或出現(xiàn)沙眼；

（2）液擊

壓縮崗位排油水不及時或壓縮機五段入口溫度控制過低，造成氣體中帶入大量液體時，由于液體的不可壓縮性，瞬時就會達(dá)到很高的壓力，產(chǎn)生液擊，發(fā)出巨大響聲。嚴(yán)重時會造成氣缸蓋擊碎，活塞桿彎曲，或其他零部件的損壞，甚至發(fā)生人身傷亡事故。

（3）設(shè)備及管線振動

①固定松動；②支撐件不足；③因壓力脈動引起共振；④管線固定因膨脹被破壞；⑤管件振動大。

（4）壓縮機本體的異常響聲

敲擊主軸承，若間隙過大或瓦蓋螺栓螺母松動，其聲音通常是沙啞的，無金屬響聲；敲擊連桿軸瓦，連桿與曲軸連接的大瓦頭，如間隙過大，旋轉(zhuǎn)時向前向后的敲擊聲是不同的。連桿與十字頭銷連接的小頭瓦是作往復(fù)運動的，如間隙過大，前后兩次敲擊聲就比較均勻。除此之外，機身內(nèi)有雜物或者曲柄與十字頭銷平行度有出入也會造成機體出現(xiàn)異常響聲。

2.2 應(yīng)對措施

2.2.1 某段出口超壓應(yīng)對措施

（1）氣閥故障處理：當(dāng)壓縮機出現(xiàn)某段超壓時，崗位人員可以手摸吸入閥閥蓋感到發(fā)熱，或可用聽棒判斷是閥片動作聲音還是氣體泄漏的聲音。如漏氣會發(fā)出噪音，如判斷為氣缸閥失靈，應(yīng)立即停車更換，否則碎片落入氣缸內(nèi)是非常危險的。

（2）活塞環(huán)因素：可用手摸平衡段出口管管壁溫度是否發(fā)涼來判斷。如發(fā)冷或管壁結(jié)霜，表示泄露擴(kuò)大，通過更換活塞環(huán)解決。

（3）如混入雜物或焦油炭末卡住閥門通道，可通過拆檢清洗來解決。

2.2.2 填料異常應(yīng)對措施

（1）填料密封處注油量過小或者過大因素的處理：注油量的確定除了按廠家的標(biāo)準(zhǔn)注入外，還應(yīng)該在試車初期，通過檢查密封環(huán)處的運行情況，確定一個合適的量。試車結(jié)束后，打開檢查填料處活塞桿上有無炭狀物，以判斷注油量的大小。

（2）工藝介質(zhì)夾帶顆粒物的處理：通過調(diào)整工藝使壓縮機參數(shù)達(dá)到設(shè)計要求，必要時可加氣固分離器，分離掉這些顆粒雜，就可避免氣缸與活塞環(huán)、活塞桿與調(diào)料摩擦副之間的顆粒磨損。

2.2.3 某段進(jìn)氣或排氣溫度超溫應(yīng)對措施

（1）冷卻水因素：先檢查前段冷卻器是否出現(xiàn)異常，如有問題及時交付檢修。此外，車間定期對各停運壓縮機開展預(yù)防性檢修，對各段缸的水夾套進(jìn)行清洗。

（2）氣閥因素：一方面及時對故障氣閥更換；另一方面，提高氣閥的進(jìn)貨質(zhì)量。

（3）儀表指示問題：聯(lián)系儀表檢修，更換儀表，并各測溫點進(jìn)行加固，減小振動對其造成的影響。

2.2.4 潤滑油系統(tǒng)故障的處置措施

（1）潤滑油油壓、油溫異常的處理

油壓下降主要是由濾油器臟引起的，可由濾油器前后壓差判斷，輪流對停用的壓縮機定期清洗濾油器。

針對油溫高可以通過檢查是否由上回水閥的開度、冷卻水水壓引起的。此外還可以通過測溫儀對冷卻水的上回水管線的溫度進(jìn)行判斷是否冷卻水走短路。另外，結(jié)合對壓縮機各段缸水夾套清洗的時候?qū)櫥屠鋮s器進(jìn)行清洗。

（2）潤滑油帶水的處理

①加強壓縮機的排油水操作，車間定期對崗位的排油水執(zhí)行進(jìn)行抽查。

②定期取壓縮機的潤滑油進(jìn)行化驗分析，出現(xiàn)異常及時進(jìn)行換油。

（3）油泵故障的處理

①針對油泵缺相引起油泵跳車，進(jìn)而造成壓縮機跳車，經(jīng)過相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)泵的電纜存在一定的程度的老化。因此，定期聯(lián)系電氣人員對油泵電機的線路檢查，并對電纜進(jìn)行相應(yīng)的更換。

②安排鉗工定期對停運的油泵進(jìn)行預(yù)防性檢修。

2.2.5 其他原因的應(yīng)對措施

①法蘭或焊縫泄漏：更換法蘭墊片或緊固螺栓；焊縫漏要及時補焊。

②液擊：每小時一次及時排油水，并做到排油水徹底，五段入口溫度控制必須高于操作壓力下二氧化碳的液化溫度。

③設(shè)備及管線振動：應(yīng)擰緊螺栓，制止松動或更換緊固方法；應(yīng)補充支撐架；應(yīng)考慮管線熱膨脹方向，重新調(diào)整固定件位置；應(yīng)加固管架。此外，嚴(yán)格二氧化碳壓縮機的入口壓力，避免抽負(fù)壓。

④壓縮機本身異常響聲：用聽棒重點檢查，查明原因，停車處理。

3.改良建議

通過前面對壓縮機故障原因及處理中發(fā)現(xiàn)，為了使壓縮機運行更加穩(wěn)定和可靠，可進(jìn)行一些相應(yīng)的改造。本人結(jié)合國內(nèi)其它廠家的一些做法和設(shè)想，提出以下的改進(jìn)建議：

3.1 恢復(fù)二氧化碳壓縮機入口總管壓力顯示，并在壓縮機一回一管線增設(shè)調(diào)節(jié)閥，內(nèi)操人員可根據(jù)壓縮機進(jìn)口壓力顯示實現(xiàn)遠(yuǎn)程對壓縮機負(fù)荷的調(diào)整。

3.2 現(xiàn)在往復(fù)壓縮機大多采用出口回流至入口的方式維持壓力的穩(wěn)定及滿足工藝需求，往往有40%左右的功是無用功?？蓞⒖紓€別廠家將部分二氧化碳用于二段循環(huán)系統(tǒng)吸收進(jìn)入合成塔內(nèi)，可以減少壓縮機的打氣量，從而起到節(jié)約電耗的目的。

3.3 目前，人工手動排油水弊端很多，要么就是排油水不及時或不徹底，均有可能為壓縮機平穩(wěn)運行帶來比較大的隱患。建議將目前裝置手動操作排油水改裝成自動排油水裝置。

3.4 采取高壓變頻電機或者先進(jìn)的氣閥結(jié)構(gòu)可以節(jié)省大量電耗。

[1]尿素裝置操作規(guī)程[M]，2008版.

[2]錢鏡清；水溶液全循環(huán)工藝尿素裝置操作指南，2005版.

[3]孫炯明；往復(fù)式壓縮機技術(shù)問答（第二版），2005.